管理接收机的正交信号路径中的自动增益控制的电路、系统和方法

专利名称：管理接收机的正交信号路径中的自动增益控制的电路、系统和方法
管理接收机的正交信号路径中的自动增益控制的电路、系统和方法
背景技术：
在诸如便携式通信设备、(蜂窝电话)、个人数字助理(PDA)和其他通信设备的许多单向和双向通信设备中找到射频(RF)收发机。RF收发机使用受其所工作在的具体通信系统规定的任何通信方法来发送和接收信号。例如，通信方法通常包括幅度调制、频率调制、相位调制或这些的组合，在通常的使用窄带时分多址(TDMA)的移动通信系统的移动通信全球系统(GSM)中，使用高斯最小频移键控(GMSK)调制方案来传送数据。新的无线系统的布署为移动手持机设计者带来了独特挑战。为了获益于扩充的容量和增加的数据带宽，期望下一代手持机使用多个通信系统来工作。WCDMA(宽带码分多址)是用于正在全世界使用的第三代(3G)蜂窝系统的无线电接入方案。3G系统支持高速因特网接入、视频和高质量图像传输服务。在WCDMA系统中， CDMA空中接口(air interface)与包括用于GSM演变(EDGE)网络的增强数据速率的基于GSM的网络相组合。传统的WCDMA和GSM/EDGE接收机架构使用由混合器(mixer)驱动的一对电路来分离接收信号的分量。通常，接收的载波信号的正弦和余弦分量被应用到混合器以提取分离的分量。载波信号的此“混合”产生了被称为同相或“I”信号分量和正交相位或“Q”信号分量。这些I和Q信号分量被滤波、增益/相位调整并最终发送到基带数字信号处理器以提取传送的数据。在蜂窝通信系统中，从基站传输的信号通常是恒定的并且处于为重叠的区域提供其在蜂窝网络中的最近的相邻基站的水平。从而，相对靠近基站的移动收发机接收具有比位于离该基站较远的移动收发机更高的信号强度的接收信道信号。因而，对于这样的移动收发机的接收机需要大的动态范围来确保移动收发机可以处理贯穿接收信号的整个范围的功率水平而不产生失真。这通常使用某种方式的接收信号增益调整来实现。调整增益的现有技术方法包括在收发机的基带部分中实施的自动增益控制(AGC)系统。这些现有技术基带方法没有考虑到收发机的RF部分中间歇地存在干扰信号或阻塞(blocker) 0例如，在数字视频广播-手持系统(DVB-H)中，期望的接收信号可能突然受到压缩接收机前端的电路的GSM发射机阻塞的影响或“阻碍(jam)”。此外，这些现有技术系统必需经常监视和校正由于移动收发机和最近的基站之间的相对移动以及移动收发机和最近的基站之间的路径中的其他对象的相对移动引起的变化的信号条件。这些数字增益控制系统通常不能提供在信号强度大动态范围地迅速变化的环境下的准确功率控制。

发明内容
发明并公开了用于管理无线通信系统的RF子系统的正交路径中的AGC的电路、系统和方法。用于管理无线通信系统的RF子系统的正交信号路径中的AGC的方法的一个实施例包括以下步骤确定在信道选择滤波器的输入处的第一信号强度以及在该信道选择滤波器的输出处的第二信号强度；比较第一和第二信号强度以检测阻塞何时存在于接收机的正交信号路径中，以及当阻塞存在时，将阻塞存在信号转发到AGC电路的模拟控制分支；响应于该阻塞存在信号，在AGC电路的模拟控制分支中产生模拟控制信号，该模拟控制信号被配置以响应于阻塞的存在，调整模拟接收机路径中的至少一个可控增益元件，以防止耦合到模拟接收机路径的数字接收机路径中的模数转换器的饱和；确定在该信道选择滤波器的输出处的第二信号强度和基准信号功率之间的差，并将该第二信号强度和该基准信号功率之间的差应用于该AGC电路，该AGC电路具有耦合到该模拟控制分支和数字控制分支的环路滤波器，该数字控制分支产生被配置以调整耦合到该信道选择滤波器的定标器的数字控制字。用于无线通信系统的RF子系统中的AGC的系统的一个实施例包括功率估计器、阻塞标识元件、转换器和AGC电路。该功率估计器接收来自数字接收机路径的第一输入和来自信道选择滤波器的第二输入。该功率估计器产生出现在该数字接收机路径的输出处的信号功率的第一估计和出现在该信道选择滤波器的输出处的信号功率的第二估计。该阻塞标识元件从该功率估计器接收该第一估计和该第二估计，并当第一估计和第二估计的函数 超过阈值时产生阻塞存在信号。该转换器耦合到该功率估计器的输出，并产生数字接收机路径中的功率的对数表示。该AGC电路接收该阻塞存在信号和基准信号与数字接收机路径中的接收信号功率的对数表示的差。该AGC电路包括环路滤波器、模拟控制分支和数字控制分支。该模拟控制分支产生耦合到模拟接收机路径中的一个或多个元件的控制信号。该数字控制分支产生应用于定标器的控制字。该控制信号和该控制字在该射频子系统的正交信号路径中的模拟和数字元件之间分布增益。用于无线通信系统的RF子系统中的AGC的电路的一个实施例包括接收机，具有耦合到数字接收机路径的模拟接收机路径，该数字接收机路径的输出耦合到定标器和AGC电路。该AGC电路包括模拟控制分支和数字控制分支。该模拟控制分支包括第一反馈加法器和查找表。该模拟控制分支响应于从基带元件接收的增益值以及第一校准值。该模拟控制分支产生被配置以调整模拟接收机路径中的至少一个可控元件的模拟控制信号。该数字控制分支包括第二反馈加法器、可编程延迟元件和转换器元件。该数字控制分支响应于从基带元件接收的增益值、第二校准值和该模拟控制信号的延迟后的表示而产生控制字。以下的附图和详细描述不是穷尽的。例示并描述所公开的实施例以使本领域普通技术人员能够做出和使用用于管理接收机的正交信号路径中的AGC的电路、系统和方法。在查阅了以下附图和详细描述后，各电路和方法的其他实施例、特征和优点将变得对本领域技术人员显而易见。所有这种另外的实施例、特征和优点在如所附权利要求中定义的公开的电路、系统和方法的范围内。


参考以下附图，可以更好地理解用于管理无线通信系统的RF子系统的正交路径中的AGC的电路、系统和方法。图内的各组件不是一定要按比例，而是重点放在清楚地例示出该电路、系统和方法的原理和操作。此外，附图中，不同视图通篇中类似的参考标记表示相应的部分。图I是例示包括射频自动增益控制(RF AGC)系统的简化无线系统的框图。
图2是例示WCDMA接收机的示例实施例的功能框图。图3是例示图2的WCDMA接收机的实施例的功能框图。图4是例示控制器的实施例的状态图。图5是图I的AGC电路的替换实施例的功能框图。图6是例示用于管理无线通信系统的 射频子系统的正交路径中的自动增益控制的方法的实施例的流程图。图7是例示用于管理无线通信系统的射频子系统的正交路径中的自动增益控制的方法的替换实施例的流程图。图8是例示用于将电压转换成按分贝的值的方法的实施例的流程图。图9是例示用于产生用于从增益的线性单位转换到分贝的校正因子的方法的实施例的流程图。图10是例示由于2的幂转换引起的未校正的误差的图。图11是例示产生用于从分贝转换到增益的线性单位的校正因子的方法的实施例的流程图。
具体实施例方式一种系统在无线通信系统的RF部分中提供了 AGC。RF AGC系统的实施例包括功率估计器、阻塞标识元件、控制器和AGC电路。在此实施例中，RF AGC系统提供对模拟接收机路径中的一个或多个元件的闭环控制以及对耦合在数字接收机路径和基带子系统之间的定标器(scaler)的闭环控制。RFAGC系统中的电路元件对使用对数标尺的值进行操作。功率估计器接收来自数字接收机路径的第一输入和来自信道选择滤波器的输出的第二输入。功率估计器响应于来自数字接收机路径的接收信号功率产生第一估计且响应于信道选择滤波器的输出处的接收信号功率而产生第二估计并转发该第一估计和第二估计。功率估计器将第一和第二估计转发到阻塞标识元件。当以接收器采样率的一半处理信号采样时，可以使用相同的功率估计器来确定在信道选择滤波器之前和之后的信号功率。阻塞标识元件将第一和第二估计的函数与阈值比较以确定接收机中何时出现阻塞。当阻塞出现时，AGC电路转发控制信号来调整模拟接收机路径中的增益以防止耦合到模拟接收机路径的数字接收机路径中的模数转换器的饱和。功率估计器将在信道选择滤波器的输出处的信号功率的估计转发到加法器，该加法器将基准值与该信号功率估计相组合。加法器的输出被转发到AGC电路。为了使AGC操作对基带子系统是透明的，控制器管理RF AGC系统的状态。在通电时，进行多个“快速”AGC重复以确定信号功率。控制器设置AGC电路中的适当参数。当RFAGC系统停止用于测量的接收器操作时，设置用于快速AGC操作的第二组参数达一时间段。在稳定状态下，设置“慢” AGC参数。控制器监视接收信号强度指示符(RSSI)的变化速率并将该变化速率与预先选择的阈值相比较以确定是否需要改变环路参数。当切换模拟增益时，控制器进一步调整DC-取消参数。控制器还可以设置响应于LNA增益的标志。当LNA增益被修改以调整模拟接收机路径中的整体增益时，控制器在基带接口处的增益/相位补偿器处开始相位补偿处理。AGC电路的实施例包括环路滤波器、模拟控制分支和数字控制分支。环路滤波器接收基准值和来自数字接收机路径的接收信号功率的表示的差。环路滤波器产生误差信号，该误差信号被施加到模拟控制分支和数字控制分支两者。模拟控制分支包括第一加法器、可编程磁滞元件和查找表。第一加法器接收来自环路滤波器的误差信号并接收第一校准值。第一加法器的输出被转发到可编程磁滞兀件，该可编程磁滞兀件将根据一个或多个阈值的一个或多个可调整延迟施加到来自加法器的输出信号。来自可编程磁滞元件的输出被转发到查找表以选择控制信号。控制信号被转发到数字控制分支和模拟接收机路径两者。该控制信号被配置用于调整模拟接收机路径中的一个或多个元件的增益。数字控制分支包括第二加法器、可编程延迟元件和转换器。可编程延迟元件调整从模拟控制分支接收的控制信号以在时间上将该控制信号与误差信号对准。模拟控制信号的延迟后的表示、误差信号和第二校准值施加在第二加法器处。第二加法器将误差信号、第二校准值和控制信号的延迟后的表示转发到转换器。转换器将来自第二加法器的输出从对数值变换到线性控制字。该控制字被转发到定标器以调整接收机中的数字域中的信号增益。 AGC电路的替换实施例接收来自基带子系统的增益值并(例如通过开关的打开(opening))用该增益值替换来自环路滤波器的误差信号。接收的增益值从基带子系统转发到第一和第二反馈加法器。增益值和第一校准值被转发到模拟控制分支。在操作时，基带提供的总增益变化被加载到寄存器中。适当的增益阈值被加载到查找表中，并且校准值被提供给第一反馈加法器。可编程磁滞元件被旁通或禁用。模拟和数字控制路径的其余部分被重新使用。AGC电路进一步将增益值和第二校准值应用于数字控制分支。模拟控制分支产生耦合到模拟接收机路径中的一个或多个元件的控制信号以控制接收机中的增益。数字控制分支产生耦合到定标器的控制字以控制数字域中的增益。从而，两个实施例中的增益控制分布在模拟和数字控制元件之间。用于管理接收机的正交路径中的AGC的电路、系统和方法可以以硬件、软件或硬件和软件的组合来实现。当以硬件实现时，该系统、电路和方法可以使用专用硬件元件和逻辑来实现。当电路、系统和方法部分以软件实现时，软件部分可以用于控制电路中的组件以便各个操作方面可以是软件控制的。软件以及增益步长(step)、校准和基准值可以存储在存储器中，由适当的指令执行系统(微处理器)访问并执行。系统、电路和方法的硬件实现方式可以包括本领域中公知的以下技术中的任意或其组合离散电子组件、具有用于实现对数据信号的逻辑功能的逻辑门的(一个或多个)离散逻辑电路、具有适当的逻辑门的专用集成电路、(一个或多个)可编程门阵列(PGA)、场可编程门阵列(FPGA)等。用于管理无线通信系统的RF子系统中的AGC的软件包括用于实现逻辑功能的可执行指令的排序的列表，并且可以体现在由指令执行系统、装置或设备、比如基于计算机的系统、包含处理器的系统或可以从该指令执行系统、装置或设备取得指令并可以执行指令的其他系统使用或与其结合使用的任意计算机可读介质中。在本文档的背景下，“计算机可读介质”可以是可以包含、存储、传送、传播或传输用于由指令执行系统、装置或设备使用或与之结合使用的程序的任意部件。计算机可读介质例如可以是但不限于电子的、磁的、光的、电磁的、红外的或半导体系统、装置、设备或传播介质。计算机可读存储介质的更具体的例子(非穷尽列表)将包括以下具有一条或多条布线的电连接(电子的)、便携计算机盘(磁的)、随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、可擦除可编程只读存储器(EPR0M或闪存)(磁的)、光纤(光的)以及便携式致密盘只读存储器(CD-ROM)(光的)。注意，计算机可读介质甚至可以是纸张或可以在其上打印程序的另一适当的介质，因为程序可以经由例如纸张或其他介质的光扫描被电学地捕获，然后被编译、转变或另外如需要时以适当的方式处理，然后被存储在计算机存储器中。
图I是例示包括射频自动增益控制(RF AGC)系统238的简化无线通信系统100的框图。无线通信系统100包括基带子系统110、输入/输出(I/O)元件112、发射机130、前端模块140、天线145和接收机150。I/O元件112经由连接114而耦合到基带子系统110。I/O元件112表示用户可以利用其与无线通信系统100交互的任意接口。例如，I/O元件112可以包括扬声器、显示器、键盘、麦克风、跟踪球、指轮、或任何其他用户接口元件。可以是直流(DC)电池或其他电源的电源(未示出)也连接到基带子系统110，以为无线通信系统100提供电力。在具体实施例中，无线通信系统100可以是例如但不限于诸如移动蜂窝类型电话的便携电信设备。基带子系统110包括微处理器(μ P) 115和存储器116。微处理器115和存储器116彼此通信。取决于实现RF AGC系统238和用于管理接收机的正交信号路径中的AGC的方法的方式，基带子系统110还可以包括专用集成电路(ASIC)、场可编程门阵列(FPGA)或在其他设备之中的任何其他专用或通用处理器的一个或多个。基带子系统110经由微处理器115和存储器116提供用于无线通信系统100的信号定时、处理和I/o存储功能。另外，基带子系统110产生用于指示在发射机130和接收机150内的各种功能的诸如功率控制信号、滤波器控制信号和调制器控制信号的各种控制信号，如本领域技术人员已知的。各种控制信号可以源自微处理器115或源自基带子系统110内的任何其他处理器，并被提供给发射机130和接收机150内的各种连接。应该注意，为了简化，在此仅例示了无线通信系统100的基本组件。如果RF AGC系统238的部分和用于管理接收机的正交路径中的AGC的方法是以由微处理器115执行的软件实现的，则存储器116还将包括增益控制软件118。增益控制软件118包括可以存储在存储器116中并在微处理器115中执行的一个或多个可执行代码段和/或数据值。或者，增益控制软件118的功能性可以被编码到ASIC(未示出)中或者可以由FPGA(未示出)或另一设备执行。因为存储器116可以是可重写的，并且因为FPGA是可重编程的，所以对增益控制软件118的更新、包括增益阶段或范围、校准数据、和基准值可以在使用这些方法的任一而实现时远程地发送到无线通信系统100并保存在其中。在优选实施例中，增益控制软件118包括用于配置RF AGC系统238以与其他接收机元件和基带子系统110结合地工作的一个或多个可执行代码段。功率估计器、环路滤波器、延迟元件、可编程磁滞元件、一个或多个可编程数字滤波器和查找表中的条目以及一个或多个转换器可以如期望地被配置或可控地被更新以允许RF AGC系统238工作在WCDMA和GSM/EDGE两种工作模式中。将结合图2、图3和图5的功能框图说明功率估计器、环路滤波器、延迟元件、可编程磁滞元件、查找表、数字滤波器以及一个或多个转换器的布置和操作。基带子系统110将基带子系统110内的数字通信信息变换成模拟信号用于由发射机130发送。更具体地，基带子系统110使用数模转换器(未示出)来产生经由总线120应用到发射机130的同相(I)和正交相位(Q)发送信号。发射机130包括调制器(未示出)，其调制模拟信号并将调制的信号提供到上变频器(upconverter)(未示出)。上变频器将调制的信号上变频为适当的发送频率并将上变频的信号提供给功率放大器(未示出)。功率放大器将上变频的信号放大到适当功率水平，用于无线通信系统100被设计以工作在的通信协议或标准。调制的、上变频的并放大的发送信号经由连接132转发到前端模块140。已经省略了发射机130的细节，因为本领域技术人员将理解它们。例如，当功率放大器用在诸如GSM的恒定幅度的相位(或频率)调制应用中时，由发射机130内的调制器提供相位调制后的信息。当功率放大器(未示出)用在需要相位和幅度调制两者的诸如例如用于GSM/EDGE的应用中时，笛卡尔同相(I)和正交(Q)分量包含幅度和相位信息两者。前端模块140包括天线系统接口，该天线系统接口可以包括例如具有一对滤波器的双工器，该对滤波器允许在各自的频率范围内同时通过发送信号和接收信号两者，如本领域技术人员已知的。发送信号从前端模块140提供给天线145，用于信号传输到远离无线通信系统100的适当配置的通信设备。天线145接收的信号从前端模块140经由连接142导向接收机150。接收机150 包括用于下变频、数字化和过滤从接收信号恢复的数据信号的各种组件，如本领域技术人员已知的。混合阶段下变频接收的RF信号并将其分离为同相(I)和正交相位(Q)接收信号。通过一个或多个ADC来对I和Q接收信号采样并将其变换为数字信号。引入一个或多个专用的数字滤波器以进一步处理I和Q接收信号。引入RF AGC系统238以动态并选择性地管理接收机150中的AGC。在针对增益和相位不平衡的动态(即受控的)校正之后，校正的I和Q信号被解调并在基带子系统110中被进一步处理。在比如发射机130和接收机150被实现在RF集成电路(IC)上时，可以将发射机130和接收机150并置在集成的收发机中。在替换实施例中，接收机150和发射机130被实现在分离的IC上。在这两种架构下，RF AGC系统238优选在接收机150中的集成电路上以硬件实现。图2是例示图I的接收机150的示例实施例的功能框图。接收机150在耦合到模拟接收机路径210的连接142上并经由到数字接收机路径220的连接215接收RF输入信号(RF_IN)。模拟接收机路径210包括混合器、放大器和/或衰减器。混合器被配置用于从RF输入信号中分离1(即同相)接收信号和Q(即正交相位)接收信号分量。模拟接收机路径210中的放大器和/或衰减器在连接267上的控制信号的控制下调整接收信号功率。数字接收机路径220包括Σ -Δ模数转换器222、抽取(decimation)滤波器224、高通滤波器226、补偿滤波器228和信道选择滤波器230的一系列组合。如图2所示，接收信号的数字化版本在连接223上从Σ -Δ模数转换器222转发到抽取滤波器224。接收信号的抽取的并数字化的表示经由连接225从抽取滤波器224转发到高通滤波器226，高通滤波器226将信号分量的幅度降低到拐角频率以下。接收信号的高通滤波的表示在连接227上转发到一组补偿滤波器228。补偿滤波器228的输出在连接229上转发到信道选择滤波器230和RF AGC 系统 238。信道选择滤波器230在来自基带子系统110的一个或多个信号(未示出)的控制下使一个选择范围的频率、即选择的接收信道在连接235上通过而到达RF AGC子系统238，并在连接233上通过而到达定标器400。除了接收连接235上的选择接收信道之外，RF AGC子系统238还接收连接120b上的第一校准信号、连接120c上的第二校准信号和连接120d上的AGC基准信号。如图2进一步例示的，RF AGC子系统238产生三个输出信号。接收信号强度指示符(RSSI)信号在连接120e上被传送到基带子系统110。模拟控制信号从AGC电路260传送到模拟接收机路径210。连接267上的模拟控制信号包括用于设置或另外控制模拟接收机路径210中的一个或多个可控元件的增益的信息。另外，数字控制字在连接265上从AGC电路260传送到定标器400。定标器400是数字增益元件。即，定标器400响应于连接265上的数字控制字，调整在连接233上提供的接收信号的数字表示，并将其在连接120a上转发到基带子系统110。在所示的实施例中，RF AGC子系统238包括功率估计器240、阻塞标识元件250和AGC电路260。功率估计器240转发第一和第二功率估计。从连接229上的信号产生信号功率的第一估计，该信号源自对信道选择滤波器230的输入处。从信道选择滤波器的输出处在连接235上的信号产生信号功率的第二估计。如上所述，当以接收采样率的一半来处理接收信号采样时，可以使用单个功率估计器来确定在信道选择滤波器之前和之后的信号
功率。接收信道功率的第一和第二估计在连接245上被转发到阻塞标识元件。阻塞标识元件250包括将第一和第二估计的差与阈值比较以确定接收机150中何时出现阻塞的逻辑。当阻塞出现在接收机150中时，指示此事的信号沿着连接255被转发到AGC电路260。另夕卜，功率估计器240将第一估计在连接247上转发到AGC电路260。如上简要所述，根据控制器400工作的AGC电路260使用模拟控制路径(未示出)以可控地调整模拟接收机路径210中的混合器/LNA级、互阻抗放大器和可编程功率放大器中的一个或多个的增益。当调整LNA增益级时，控制器400将把其指示转发到增益/相位补偿器(未示出)。在已经处理了适当数量的数据信号采样之后，可以在将接收机150的RF部分或者在基带子系统110中实现的增益/相位补偿器对I和Q数据信号进行复数的乘法操作。校正了增益和相位的I和Q数据信号在被转发到I/O元件112 (图I)之前被基带子系统110进一步处理。同样如上所述，根据控制器400而工作的AGC电路260使用数字控制路径(未示出)来产生在连接265上被转发以可控地调整定标器400的控制字。图3是例示图I的RF AGC系统238的实施例的功能框图。如图3所示，接收机300包括模拟接收机路径210、数字接收机路径220、定标器400和RF AGC系统238。模拟接收机路径210接收连接142上的RF_IN信号和连接267上的控制信号。模拟接收机路径210包括串联耦合的模拟设备，它们根据在连接267上的控制信号中编码的信息来放大或衰减信号功率(即RF_IN信号)。在一个实施例中，模拟接收机路径210包括串联耦合的一个或多个低噪声放大器(LNA)、一个或多个互阻抗放大器(TIA)或一个或多个可编程增益放大器(PGA)。在一个实施例中，AGC电路260被布置以提供在5个增益级或范围上的近似48dB的模拟增益控制。增益级中的两个由可编程增益放大器提供。第一可编程放大器增益级向模拟接收机路径210中的模拟信号提供近似IOdB的增益。第二可编程放大器增益级向该模拟信号提供近似6dB的增益。其余的增益级或范围由混合器和LNA的组合提供。第一和第三混合器/LNA增益级向该模拟信号提供近似IOdB的增益。第二混合器/LNA增益级向该模拟信号提供近似12dB的增益。向模拟信号提供更小或更大的总增益的其他实施例也是可能的。提供模拟信号中的除了近似48dB之外的总增益的这些其他实施例可以通过增益级的许多不同组合以及可能期望的放大器或衰减器的组合来实现。
如已知的，模拟接收机路径210还包括用于分离接收信号的同相(I)和正交相位(Q)分量的模拟元件。当用于分离接收信号的I和Q分量的这些模拟元件被布置在放大器或衰减器之后时，放大器和/或衰减器可以布置在单个信号路径中。一旦接收信号的I和Q分量被分离，应该理解，分开的放大器或衰减器就应该被应用在匹配的对中以调整I或同相接收信号信道和Q或正交相位接收信号信道的信号功率。其后，调整了功率的I和Q接收信号在连接215上被转发到数字接收机路径220。如上所述，数字接收机路径220包括模数转换器、抽取滤波器、高通滤波器、补偿滤波器和信道选择滤波器(未示出)。数字接收机路径220接收连接215上的调整了功率的I和Q接收信号。数字接收机路径220将连接229上的采样并滤波的I和Q接收信号的第一数字表示转发到RF AGC系统238。在连接229上转发的I和Q接收信号的第一数字表示包括在信道选择滤波器中被处理之前的I和Q接收信号。数字接收机路径220进一步被配置以将连接235上的采样并滤波的I和Q接收信号的第二数字表示转发到RF AGC系统238。第二数字表示包括在被信道选择滤波器(未示出)处理之后的I和Q接收信号。 信道选择滤波器仅让指定的频率范围内的那些信号分量通过。当阻塞出现在接收机150中时，在信道选择滤波器中的处理之前的I和Q接收信号中的信号功率在幅度上将比在信道选择滤波器的输出处的I和Q接收信号中的信号功率更大。I和Q接收信号的第二数字表示在连接233上被转发到定标器400。定标器400是数字增益元件。定标器400根据从连接265上的AGC电路260传送的数字控制字来调整在连接233上提供的I和Q接收信号的数字表示。如以下将说明的，AGC电路260根据在接收机150中的当前操作条件，包括接收信号的估计功率、模拟接收机路径210中提供的模拟增益的量、和期望的基准值，来调整控制字。定标器400响应于连接265上的数字控制字，在将I和Q接收信号在连接120a上转发到基带子系统110之前数字地缩放或调整该I和Q接收信号。在一个实施例中，定标器400提供大约72dB的数字增益控制。向数字I和Q接收信号提供更少或更多的总增益的其他实施例是可能的。RF AGC系统238包括功率估计器240、转换器334、加法器336和另外的元件。功率估计器240经由连接235接收信道选择滤波的I和Q接收信号。功率估计器还接收还未被连接229上的信道选择滤波器(未示出)处理的I和Q接收信号。功率估计器240被布置以计算在信道选择滤波器之前和之后I和Q接收信号中的信号能量的估计。功率估计器240是被配置以进行以下等式I的硬件设备。功率=1010^^ 2+β 等式 I
Vv i = 0 J等式I中的N是在该计算中使用的采样的数量。该求和按积分和转存(dump)模式来工作。因此，RF AGC系统238中的随后的功能块以由采样频率和采样数的比率确定的频率而工作。对于从连接235接收的采样的估计信号能量在连接333上转发到转换器334。转换器334被布置以使用结合图8例示并描述的算法将估计的信号能量转变为按分贝的值。加法器336经由连接120d接收以dB为单位的基准功率并经由连接335从转换器334接收(以dB为单位的)信号能量的估计。如图3所示，加法器336产生基准功率和信号能量的估计的差并在连接347上将其转发到AGC电路260。基准功率是可编程值。对于图2中例示和描述的接收机150，基准功率如下设置。因为WCDMA信号类似于白噪声，假设其振幅因数(crest factor)是^/3，其中Fs是全标尺，Epeak = Ipeak2+Qpeak2 = Fs+Fs = 2FS假设1/3的振幅因数，平均信号能量是
权利要求
1.一种用于管理无线通信系统的射频子系统的正交信号路径中的自动增益控制的方法，包括 确定在对数字接收机路径中的信道选择滤波器的输入处的第一信号强度以及在该信道选择滤波器的输出处的第二信号强度； 比较第一和第二信号强度以检测阻塞何时存在于接收机的正交信号路径中，当阻塞存在时，将阻塞存在信号转发到自动增益控制电路的模拟控制分支； 响应于该阻塞存在信号，在自动增益控制电路的模拟控制分支中产生模拟控制信号，该模拟控制信号被配置以响应于阻塞的存在，调整模拟接收机路径中的至少一个可控增益元件，以防止该射频子系统的数字接收机路径中的模数转换器的饱和； 确定在该信道选择滤波器的输出处的第二信号强度和基准信号功率之间的差；以及将该第二信号强度和该基准信号功率之间的差应用于该自动增益控制电路，该自动增益控制电路具有耦合到该模拟控制分支和数字控制分支的环路滤波器，该数字控制分支产生被配置以调整耦合到该信道选择滤波器的定标器的数字控制字。
2.如权利要求I的方法，还包括将第二信号强度的表示从线性标尺转换为对数标尺以产生按分贝的第二信号强度的转换后的表示。
3.如权利要求2的方法，还包括将按分贝的第二信号强度的转换后的表示应用于校正算法以产生按分贝的第一信号强度的校正后的表示。
4.如权利要求I的方法，还包括 确定基准信号功率作为该射频子系统中的平均信号能量和峰值信号能量的函数。
5.如权利要求4的方法，还包括 调整该基准信号功率以允许预定余量。
6.如权利要求I的方法，其中该环路滤波器以采样频率与用于确定第二信号强度的窗的比率而工作。
7.如权利要求I的方法，其中该模拟控制分支包括第一反馈加法器、可编程磁滞元件和查找表。
8.如权利要求7的方法，其中以与先前增益值结合使用来确定新增益值的阈值来实现可编程磁滞。
9.如权利要求8的方法，还包括 结合低噪声放大器的模拟增益变化而产生相位校正控制信号。
10.如权利要求8的方法，其中模拟增益的变化速率是用于确定第二信号强度的窗、采样速率和模拟增益变化磁滞值的函数。
11.如权利要求I的方法，其中该数字控制分支包括加法器和可编程延迟元件，该可编程延迟元件将数字增益值确定为来自环路滤波器的滤波后的误差信号和来自模拟控制分支的模拟增益值的函数。
12.如权利要求11的方法，还包括 将数字增益值应用于将该数字增益值从对数标尺转变为线性标尺的转换器。
13.如权利要求7的方法，还包括 插入来自基带控制器的增益值； 加载查找表；旁通可编程磁滞元件；以及 应用来自该查找表的模拟增益控制信号。
14.一种用于无线通信系统的射频子系统中的自动增益控制的系统，包括 功率估计器，被配置以接收来自数字接收机路径的第一输入和来自信道选择滤波器的第二输入，并产生出现在该数字接收机路径的输出处的信号功率的第一估计和出现在该信道选择滤波器的输出处的信号功率的第二估计； 阻塞标识元件，被布置以从该功率估计器接收该第一估计和该第二估计，并被配置以当第一估计和第二估计的函数超过阈值时产生阻塞存在信号； 转换器，耦合到该功率估计器的输出，并被配置以产生数字接收机路径中的功率的对数表示；以及 自动增益控制电路，被布置以接收该阻塞存在信号和基准信号与数字接收机路径中的功率的对数表示的差，该自动增益控制电路包括环路滤波器、模拟控制分支和数字控制分支，该模拟控制分支产生耦合到模拟接收机路径中的一个或多个元件的控制信号，该数字控制分支产生耦合到定标器的控制字，该控制信号和该控制字在该射频子系统中分布增.、Mo
15.如权利要求14的电路，其中该模拟控制分支包括第一反馈加法器、可编程磁滞元件和查找表。
16.如权利要求15的电路，其中该模拟控制分支接收第一校准值，将接收信号强度的指示提供给基带元件，并产生该控制信号。
17.如权利要求16的电路，其中该模拟控制分支在该控制信号指示低噪声放大器的增益的改变时产生相位补偿信号。
18.如权利要求15的电路，其中该数字控制分支包括第二反馈加法器、可编程延迟元件和转换器元件，该数字控制分支被布置以接收第二校准信号和来自环路滤波器的误差信号。
19.如权利要求18的电路，其中该数字控制分支接收第二反馈加法器处的模拟控制信号，并响应于该误差信号与该模拟控制信号的延迟后的表示的差而产生控制字。
20.如权利要求19的电路，其中该数字控制分支将该误差信号和该模拟控制信号的差从在对数标尺上的第一值转变为线性标尺上的转换值。
21.一种用于无线通信系统的射频子系统中的自动增益控制的电路，包括 接收机，包括耦合到数字接收机路径的模拟接收机路径，该数字接收机路径的输出耦合到定标器；以及 射频自动增益控制电路，包括 模拟控制分支，包括第一反馈加法器和查找表，该模拟控制分支响应于从基带元件接收的增益值以及第一校准值，该模拟控制分支产生被配置以调整模拟接收机路径中的至少一个可控增益元件的模拟控制信号；以及 数字控制分支，包括第二反馈加法器、可编程延迟元件和转换器元件，该数字控制分支被配置以响应于从基带元件接收的增益值、第二校准值和该模拟控制信号的延迟后的表示而产生控制字。
22.如权利要求21的电路，其中该模拟控制分支还包括以旁通模式工作的可编程磁滞元件。
23.如权利要求21的电路，其中该模拟控制分支向基带元件提供接收信号强度的指示，并被布置以调整模拟接收机路径中的低噪声放大器、互阻抗放大器和可编程增益放大器中的一个或多个。
24.如权利要求21的电路，其中该数字控制分支将从基带元件接收的增益值、第二校准值和该模拟控制信号的延迟后的表示的差从对数标尺转变到线性标尺。
全文摘要
系统提供了在WCDMA模式中的闭环增益控制和在EDGE/GSM模式中的开环增益控制。在无线接收机的模拟设备和数字设备之间分布增益控制。在WCDMA模式中，环路滤波器产生被转发到模拟和数字控制路径的误差信号。模拟控制路径包括第一加法器、可编程磁滞元件和查找表。模拟控制信号响应于在与先前增益值组合使用时的阈值，来确定新增益值。数字控制路径包括第二加法器、可编程延迟元件和转换器。控制字响应于误差信号、校准值和模拟控制信号的差。在操作的WCDMA模式下提供阻塞检测。控制器使用状态机来设置系统参数。
文档编号H04B1/12GK102656806SQ201080009957
公开日2012年9月5日 申请日期2010年1月6日 优先权日2009年1月7日
发明者J.E.瓦萨, J.科梅利, T.奥布柯彻 申请人:天工方案公司